Akkusähköbussi

Akuista virtansa saava sähköbussi on reittien suhteen ja erityisesti uudelleenreitityksen suhteen yhtä joustava kuin polttomoottoribussi. Lisäksi sähköbussi ei tupruttele pakokaasuja.
Kuka tietää, mikä on tilanne akkusähköbussirintamalla?

Tekniikan Maailmassa 16/2009 (ja TM 13/2009) esiteltiin kaksi japanilaista akkusähköhenkilöautoa. Kummallekin valmistaja lupasi 160 km:n toimintasäteen.
Testaamattoman auton akkujen kapasiteetti oli 24 kWh.
Toista autoa testattiin kaupunkikulutusradalla. 83 km:n matkalla kului 14 – 15 kWh energiaa, joten jäljellä oli vain 1 – 2 kWh. Pikalatauksella saavutetaan 80 %:n varaustaso puolessa tunnissa.

Jos akkusähköbussi pääsee vähän parempaan toimintasäteeseen, esim. 110 km:iin, niin mitä siitä seuraisi?
Valitaan 10 km:n linja, jonka kulkee taajama-alueella, jossa on vaihtelevia nopeusrajoituksia ja nopeusrajoituksista suurin on 50 km/h. – Silloin keskinopeus tällä linjalla olisi enintään n. 30 km/h, hiljaisen liikenteen aikana. Mutta tällä tiheään asutulla alueella on päivisin aina vähintään kohtalaisesti liikennettä (jalankulkijoita, pyöräilijöitä, autoja).
10 km:n linjan ajoaika olisi vähintään 20 minuuttia, jolloin akkusähköbussi voisi lähteä paluumatkalle samalla linjalla puolen tunnin päästä siitä, kun se aloitti menomatkan tällä linjalla. (Kyseessä on siis heilurilinja.) Tällöin linjan edestakaiseen matkaan (20 km) kuluisi aikaa tunti.
5 tunnin ja 5 edestakaisen linjamatkan jälkeen akkusähköbussin pitäisi mennä akunvaihtopaikkaan. – Tämän takia akkusähköbussi pitää suunnitella sellaiseksi, että akut on helppo vaihtaa niin, että ei ole pelkoa akkujen vaurioitumisesta vaihdossa.
Toinen vaihtoehto on suunnitella akkujen sijoitus sellaiseksi, että useampaa akkua voidaan pikaladata samanaikaisesti. Silloin ehkä päästään tunnin pikalatausaikaan.
Tällainen akkusähköbussi olisi toimiva vaihtoehto linjoilla, jotka kulkevat pelkästään tiheään asutuilla taajama-alueilla, joissa suurin sallittu nopeus on 50 km/h.

Ideana ihan hyvän kuuloinen mutta toteutus olisi sitten jo vaikeampaa..

Nykyään kuitenkin esim. Helsingin sisäiset linjat on suunniteltu pitkälti niin, että isommasta keskuksesta (kamppi, eliel, rautatientori, hakaniemi, itäkeskus, herttoniemi) lähdetään liikkeelle ja käydään päätepysäkillä (esim. Malminkartano, p-haaga, suutarila, ala-tikkurila, mellunmäki, laajasalo) vain kääntymässä, jonne aikaa käytännössä jää maksimissaa se 5min ruuhka-aikaan tuskin yhtään. Tällä on maksimoitu se auton ja kuljettajan työteho päivän aikana.

Oletetaan että kuljettaja X lähtee linjalle akkubussilla ja ajaa sen ensimmäisen 5 tuntia vaikka linjaa h85. Tämän jälkeen pitäisi lähteä akkuja vaihtamaan ja jostain pitäisi saada korvaava auto linjalle h85 jolloin nykyinen auto määrä pitäisi ehkä 1.5 kertaistaa jotta saadaan korvaavaa liikennettä tilalle.

Tähän voisi ehkä olla helpotusta se että em. esimerkissä olisi herttoniemessä aikaa ennen seuraavaa lähtöä vaikka 15 min jolloin auto voisi roikkua latausjohdossa sen 15min.


Toinen mutta on sitten akkujen paino. LE tyyppisessä bussissa akuille jää rutkasti tilaa korin alle takaosissa, mutta akut ovat kuitenkin aika painavia jolloin taas matkustaja määriä joudutaan karsimaan.

Aasiassa kehitellään kovasti myös akkukäyttöisiä busseja. Esim. Thunder Skyn akkubusseilla voi ajaa täydellä latauksella yli 300 km. Sillä ei vielä aja kaupunkiliikenteessä koko päivää, mutta lataamalla bussit vuorotellen aamu- ja iltaruuhkan välissä ja tarvittaessa iltaruuhkan jälkeen liikenne saadaan hoidettua ilman ylimääräisiä busseja.

Hybriditekniikan yleistyessä busseihin tulee joka tapauksessa akkuja. Sitten myös plug-in hybridit, joissa hybridin akut voidaan ladata esim. varikolla tai päättärillä sähköverkosta, saattavat yleistyä.

Akuilla toimivan henkilöauton ja bussin olennainen ero on, että henkilöauto seisoo 95 % ajastaan, bussi 20 %. Ja autoille riittää, että niiden akut sallivat 50 km:n ajon päivässä, mutta kaupunkibussi ajaa päivässä 300–400 km.

Auton akkujen purkamisen ja lataamisen suhde on otollinen vaivattomalle hitaalle lataukselle, ja 50 km:n ajoon riittää 10 kWh:n akku, jonka paino on noin 100 kg. 300 km:n ajoon bussilla tarvitaan 300–400 kWh:n akusto ja se painaa 3–4 tonnia. Bussien omapainot ovat luokkaa 12 tonnia, joten bussin massa nousee 15 tonnin luokkaan. Jos bussi seisoo yöllä 5 tuntia, lataustehon on oltava 100 kW.

Julkisen liikenteen ajoneuvoihin onkin suuniteltu vaihtoakkuja, koska ei ole järkevää seisottaa koko ajoneuvoa latauksen vuoksi. Eikä ole järkevää myöskään kuljettaa ajoneuvon mukana valtavaa akkumassa. Energiaa kuluu siihenkin.

Vaihtoakkutekniikan rinnalle toisena mahdollisuutena on tiuha lataus, eli lataus pysäkeillä tai ainakin päätepysäkillä, takseilla taksitolpalla. Superkondensaattorit latautuvat erittäin nopeasti, ja teknisesti ja taloudellisesti on mahdollista varustaa bussi kondensaattorikapasiteetilla, joka riittää hyvin pysäkinvälin ajoon, eli yhden kiihdytyksen ja sähköjarrutuksen erotuksen energiamäärään.

Kuukankon linkki on kiinalaiseen firmaan. Kiina ja Intia ovatkin Eurooppaa ja USA:ta sukupolven edellä sähkökulkuneuvoissa. Idässä ei ole vanhan teollisuuden rasitteita pitää yllä öljykäyttöisten autojen tuotantoa. Kun aineellisen elintason noustessa luodaan uutta kasvua teollisuuteen, voidaan perustaa sähkökulkuneuvoja tuottavaa teollisuutta. Sähkökäyttöisiä polkupyöriä ja skoottereita on jo valmistettu kymmeniä miljoonia. Ja miksi juuri näitä, eikä henkilöautoja? Siksi, että 2-pyöräiset ovat yksilöllisen liikkumisen valtavirtaa. Ei oikeissa suurkaupungeissa ole tilaa autoille.

Antero

Antero Alku sanoi:

Sähkökäyttöisiä polkupyöriä ja skoottereita on jo valmistettu kymmeniä miljoonia. Ja miksi juuri näitä, eikä henkilöautoja? Siksi, että 2-pyöräiset ovat yksilöllisen liikkumisen valtavirtaa. Ei oikeissa suurkaupungeissa ole tilaa autoille.

Klikkaa laajentaaksesi...

Tämä on muuten relevantti juttu Suomessakin ainakin isoimmissa kaupungeissa: jos ei nappaa keskusta-autoilu eikä joukkoliikenne, aja ympäristöystävällisesti ja käytännössä ilmaiseksi sähköskoballa ja jätä se täysin laillisesti jalkakäytävälle. Vaikka olisi vain moposkootteri, pysyy liikennevirran mukana: harvoinpa kaupunkialueella 45 km/h on liian hidas nopeus.

Ja sähköpolkupyörä on hyvä vaihtoehto, jos ei halua varsinaista moottoriajoneuvoa vaan lähinnä fillarin, jolla ajamisesta ei tule hiki. Harmi vain, että nykylaki edellyttää, ettei tehoja saa antaa 25 km/h:n yläpuolella.

Helminauhataajamat taajamajunilla yhdistävällä yhdyskuntarakenteella sähköpolkupyörä ja -skootteri toimii taas ekologisena liityntäliikennevälineenä. Kummankin välineen Akilleen kantapää on suomalainen talvi: skoballa on jo vesikeleillä äärimmäisen helppo kaatua, eikä renkaiden vaihto ole ihan easy beasy. Polkupyörään saa toki nastarenkaat, mutta vaatii tietynlaista pokkaa vetää talvipyöräilykamppeet niskaan: sinänsä pyöräily pitää liikunnan takia lämpimänä, kunhan varusteet ovat kunnossa.

ultrix sanoi:

Helminauhataajamat taajamajunilla yhdistävällä yhdyskuntarakenteella sähköpolkupyörä ja -skootteri toimii taas ekologisena liityntäliikennevälineenä. Kummankin välineen Akilleen kantapää on suomalainen talvi: skoballa on jo vesikeleillä äärimmäisen helppo kaatua, eikä renkaiden vaihto ole ihan easy beasy. Polkupyörään saa toki nastarenkaat, mutta vaatii tietynlaista pokkaa vetää talvipyöräilykamppeet niskaan: sinänsä pyöräily pitää liikunnan takia lämpimänä, kunhan varusteet ovat kunnossa.

Klikkaa laajentaaksesi...

Menee vähän ohi aiheen, mutta...

Olet ihan oikeassa, että meillä talvi on kiusallinen hankaluus 2-pyöräisille. En tiedä, mitä tapahtuu esim. Amsterdamissa silloin, kun sataa lunta ja on pakkasta (on niitä siellä ollutkin), mutta meillä kylmää ja märkää aikaa on niin pitkään, ettei niitä voi sivuuttaa. Konseptiasteella on paljonkin kevyitä katettuja tai puolikatettuja menopelejä, mutta kaupan niitä ei taida olla missään.

50 vuotta sitten oli olemassa pienoisautoja, kuten Messerschmitt tai Isetta. Ne olivat moottoripyörän tekniikkaan perustuneita 3-pyöräisiä katettuja laitteita. Mutta aineellisen elintason kasvu söi näiltä markkinat, kun ”oikean” auton ostaminen kävi kaikille mahdolliseksi.

Antero

Antero Alku sanoi:

50 vuotta sitten oli olemassa pienoisautoja, kuten Messerschmitt tai Isetta. Ne olivat moottoripyörän tekniikkaan perustuneita 3-pyöräisiä katettuja laitteita. Mutta aineellisen elintason kasvu söi näiltä markkinat, kun ”oikean” auton ostaminen kävi kaikille mahdolliseksi.

Klikkaa laajentaaksesi...

Mutta nyt onkin ilmestynyt taas mopoautoja liikenteeseen. Kun polttomoottori vaihdetaan sähkömoottoriin niin sitten saadaan kevytsähköauto. Vai liittyykö tähänkin ongelmia akuston painon suhteen?

P.S. Varsinaisesta aiheesta, tässä esimerkki amerikkalaisesta sähköbussista, jota ladataan linjan päätepysäkillä. Näitä lienee jo muutama käytössä.

Mm. Madridissa on ollut kohta kolme vuotta käytössä 20 Technobusin Gulliver -autoa.
Itse bongasin niitä Madridin keskustan palvelulinjojen tapaisilta. Hyvin ne näytti kulkevan enkä kapeille kaduille parempia värkkejä voisi keksiäkään. Mutta tekninen puoli jäi tuolloin kokonaan testaamatta ja tarkistamatta.

Älkää siis kysykö enempää, koska muuta en tiedä. :smile:

janihyvarinen sanoi:

Mutta nyt onkin ilmestynyt taas mopoautoja liikenteeseen. Kun polttomoottori vaihdetaan sähkömoottoriin niin sitten saadaan kevytsähköauto. Vai liittyykö tähänkin ongelmia akuston painon suhteen?

Klikkaa laajentaaksesi...

Mopoauto on oikeastaan lainkiertämiseversio Smartista. Smart on rekisteröity autoksi ja sen tulee täyttää autoille asetetut turvanormit mm. korin lujuudesta ja ihmisen suojauksesta törmäyksessä. Mopoauto on 2-paikkainen auto, jonka rakenne on erittäin heiveröinen, eikä se tule kestämään mitään törmätessään oikean auton kanssa.

Mopoautolla on 400 kg:n painoraja, johon ei lasketa akkuja, jos kyse on sähköversiosta. Tällainen yhdistelmä alkaa minusta olla jo liian vaarallinen, kun massa kasvaa mutta rakenteen lujuus ei – etenkin kun kuljettajalta ei edes edellytetä ajokorttia.

Toisaalta en kehu menneiden pienoisautojenkaan turvallisuutta. Kun ei sellaista silloin vaadittu. Mutta arvelen, että jos lähtökohdaksi otetaan yhden henkilön kulkuneuvo, jonka kanssa ei yritetä kiertää lakeja, saadaan aikaiseksi turvallinen laite. Ei tarvita niin suurta akkua kuin 2 hlö:n mopoautossa, ei myöskään suurikokoista koria, joten turvallinen lujuus saadaan aikaiseksi keveälläkin kokonaismassalla.

Antero

Akkukäytössä on ongelma, joka usein unohdetaan. Bensiinikäyttöisen auton lämmityslaite toimii moottorin tuottamalla hukkalämmöllä. Dieselmoottorin hyötysuhde on suurempi, jolloin lämmitystä tehostetaan webastolla. Lämmitysenergia siis otetaan polttoaineesta.

Niin sähköautossakin. Julkisuudessa on viitattu kokeisiin, joissa Suomen talvessa sähkökäyttöisen henkilöauton sähköstä noin puolet kuluu lämmitykseen. Tällöin esimerkiksi 160 km:n toimintasäde on enää 80 km.

Bussissa suuren ilmatilan takia suhde todennäköisesti on epäedullisempi.

Lämmitysenergian tarvetta voi peilata sillä, että busseihin kaupataan koosta riippuen 25-40 kilowatin webastoja. Vastaavan energian tuottaminen 24 kWh:n akustolla ja samalla bussin liikuttaminen on vähän epätoivoinen hanke.

MJG sanoi:

Lämmitysenergian tarvetta voi peilata sillä, että busseihin kaupataan koosta riippuen 25-40 kilowatin webastoja. Vastaavan energian tuottaminen 24 kWh:n akustolla ja samalla bussin liikuttaminen on vähän epätoivoinen hanke.

Klikkaa laajentaaksesi...

Busseihin kiitoksella vastaanotettu jäähdytysilmastointi ei taida vähentää hankkeen epätoivoisuutta sekään.

MJG sanoi:

Akkukäytössä on ongelma, joka usein unohdetaan. Bensiinikäyttöisen auton lämmityslaite toimii moottorin tuottamalla hukkalämmöllä.

Klikkaa laajentaaksesi...

Olet aivan oikeassa. Jos akkukäyttöisen ajoneuvon sähköenergia tuotetaan fossiililla polttoaineilla ja pahimmassa tapauksessa lauhdevoimalassa, parempaan primäärienergian hyötysuhteeseen ja alhaisempiin päästöihin päästään polttomoottorihybridillä. Nykyisten sähköautojen lämmitysratkaisu on polttoainelämmitin. Ilmastointia ei ”Webastolla” voi ratkaista, vaikka nestekaasujääkaapin teknologia onkin tunnettu. Kyllä siinä lienee ainoa ratkaisu sähkökäyttöinen kompressori, joka kuluttaa vielä enemmän energiaa kuin vastaavan lämpötilaeron lämmittäminen.

Antero

Antero Alku sanoi:

Menee vähän ohi aiheen, mutta...

Olet ihan oikeassa, että meillä talvi on kiusallinen hankaluus 2-pyöräisille. En tiedä, mitä tapahtuu esim. Amsterdamissa silloin, kun sataa lunta ja on pakkasta (on niitä siellä ollutkin), mutta meillä kylmää ja märkää aikaa on niin pitkään, ettei niitä voi sivuuttaa.

Klikkaa laajentaaksesi...

http://www.youtube.com/watch?v=ZMv3OB6XHvQ

Videota Utrechtista viime talvelta. Ei tuossa mitään suurempaa ongelmaa näyttäisi olevan, tietenkin suomen "erityisolosuhteet" puuttuvat.

TommiM sanoi:

Ei tuossa mitään suurempaa ongelmaa näyttäisi olevan, tietenkin suomen "erityisolosuhteet" puuttuvat.

Klikkaa laajentaaksesi...

Aikoinaan kouluun kolmisen kilometriä kesät talvet pyöräilleenä voin vakuuttaa, että pyöräilyssä on kaksi kurjaa keliä. Toinen on kun on kunnolla pakkasta (yli 15 astetta) ja toinen on kun tiet ovat peilijäässä. Ei lumi ole kovin liukasta, mutta peilijää on.

Hollannin ilmastossa talvet ovat leutoja, lumi sulaa nopeasti eivätkä pyöräilyreitit yleensä jäädy pitemmäksi aikaa luistinradoiksi. Kyllä Suomen ja Hollannin ilmaston välillä on paljon eroa.

petteri sanoi:

Aikoinaan kouluun kolmisen kilometriä kesät talvet pyöräilleenä voin vakuuttaa, että pyöräilyssä on kaksi kurjaa keliä. Toinen on kun on kunnolla pakkasta (yli 15 astetta) ja toinen on kun tiet ovat peilijäässä. Ei lumi ole kovin liukasta, mutta peilijää on.

Klikkaa laajentaaksesi...

Lisäisin tähän listaan vielä kolmannen eli "kelirikon", kun lumipinta alkaa sulaa ja upottaa pyörän renkaiden alla, jolloin ajo käy melko hankalaksi.